延慶縣生態清潔小流域治理中水質改良效果分析

孫艷紅，李志梅，石 健，張巧芝

（1.延慶縣水土保持工作站，北京 102100；2.北京水保生態工程咨詢有限公司，北京 100055）

從世界范圍來看，非點污染源（面源）已成為小流域水環境的主要污染源［1］。小流域面源污染主要包括農業面源和村莊面源。農業面源污染源主要是隨水土流失的化肥、農藥及其轉化物等；村莊面源污染源主要為生活污水、禽畜養殖、生活垃圾等［2］。本研究選擇典型西溝里小流域為對象進行監測研究，對該小流域水質進行綜合性評價，以期為小流域治理及其水資源的開發利用提供參考依據。

1 研究區概況

西溝里小流域位于延慶縣東部四海鎮，屬于潮白河水系、密云水庫3級保護區。小流域總面積16.9 km2。年平均氣溫9℃，無霜期150 d，≥10℃積溫3 100℃。年均降水量470 mm。本地風向以西風、西北風為主，平均風速為3.1 m/s。小流域水土流失面積14.8 km2，年平均土壤侵蝕模數為1 980 t/km2，溝壑密度為1.64 km/km2。

2011、2012年，西溝里小流域以流域內水源保護為中心，依據小流域的地貌特征和水土流失規律，由坡面至溝道將小流域劃分成生態修復區、生態治理區和生態保護區，開展了“污水、垃圾、廁所、環境、河道”5項同步生態清潔小流域綜合治理工作。生態修復區主要以封禁治理為主，減少人為干擾。生態治理區采取的措施主要包括砌筑樹盤45 hm2，營造水土保持林40 hm2，砌筑干砌石谷坊50道，購買高山泵10臺、柴油泵5臺，建設農路1 000 m，修建垃圾填埋場2座、垃圾池10個，村莊美化綠化13 586 m2，興建便橋1座、污水處理設施1處。生態保護區采取的措施主要有：防護壩修建950 m，溝道清理2 452.24 m3，河濱帶治理1 200 m。

2 研究方法

本研究對西溝里小流域溝道斷面進行為期4年（2010—2013年）的5項常規水質指標監測，包括高錳酸鉀指數（CODMn）、五日生化需氧量（BOD5）、總磷（TP）、總氮（TN）、溶解氧（DO）。每年6—10月每月監測1次，遇中雨（10～25 mm/d）后加測。水質采樣方法執行文獻[3，4]規范要求。分析方法執行文獻[5]規范要求。

3 結果與分析

2010—2013年，西溝里小流域水質指標的監測結果見表1。

從表1可以看出，CODMn變化范圍為0.24～5.84 mg/L，BOD5變化范圍為0.5～4.1 mg/L，TP變化范圍為0.01～0.15 mg/L，TN變化范圍為0.38～16.2 mg/L，DO變化范圍為4～8.93 mg/L。根據監測數據，對2010—2013年間的水質指標CODMn、BOD5、TP、TN、DO求其年平均值，見表2。

以取樣時間為橫坐標，水質監測指標值為縱坐標，繪制西溝里小流域水質變化趨勢圖。在此基礎上，分析西溝里小流域采取的治理措施是否達到保護水源、凈化水質的目的。

表1 西溝里小流域水質指標監測結果 mg/L

表2 西溝里小流域水質指標年平均值 mg/L

3.1 CODMn與BOD5含量的變化

流域水質CODMn和BOD5含量變化曲線（圖1-2）表明，西溝里河道水質CODMn含量由治理初期的2.84 mg/L下降到治理末期的0.89 mg/L，BOD5含量由1.07 mg/L下降到0.76 mg/L。2011—2012年，西溝里小流域處于施工期，由于小流域進行溝道清理，影響了水體的自身凈化效果，CODMn和BOD5含量都稍微增加。隨著小流域溝道治理工程的結束，西溝里河道CODMn和BOD5含量又呈減少趨勢。除2010年CODMn處于Ⅰ～Ⅱ類水質水平外，2011—2013年CODMn和BOD5處于Ⅰ類水質水平。這說明西溝里河道水質在不斷提高。

3.2 TP含量的變化

流域水質TP含量變化曲線（圖3）表明，西溝里河道TP含量由治理初期的0.04 mg/L下降到治理末期的0.02 mg/L。2011—2012年，西溝里小流域處于施工期，小流域進行溝道清理，擾動了水體的自身凈化效果，TP含量呈微量升高趨勢。隨著小流域溝道治理工程的結束，TP含量呈減少趨勢。2010—2013年，TP處于Ⅰ~Ⅱ類水質水平。

圖1 西溝里小流域水質的CODMn變化

圖2 西溝里小流域水質的BOD5變化

圖3 西溝里小流域水質的TP變化

3.3 TN含量的變化

2010年TN濃度為2.91 mg/L，到2013年達到3.99 mg/L。2010—2013年，下水溝塘壩TN呈上升趨勢，處于V類水質水平。西溝里河道水質存在TN過高的問題，主要是由以下原因引起的。①工程施工擾動了水體的自身凈化效果，TN有顯著的增加。②來自居民生活產生的污水和垃圾，污水收集不夠全面，還有污水未經處理就直接排入溝道。農村的生活垃圾沒有做到垃圾分類，遇到大風、暴雨天氣，生活垃圾被風和雨水沖刷后進入河道，影響河道水質。③農業的面源污染。該小流域內村民主要以種植業為主，肥料使用以氮肥和磷肥為主。圖4為2010—2013年西溝里小流域水質的TN變化曲線圖。

圖4 西溝里小流域水質的TN變化

3.4 DO含量的變化

2010年，DO含量為7.44 mg/L。 2011、2012年，由于西溝里河道水體中TN和TP明顯升高，致使DO含量呈減少趨勢。隨著各項措施發揮凈化水質的作用，DO含量又隨之升高，2013年DO含量為7.40 mg/L。2010—2013年，DO處于Ⅰ~Ⅱ類水質水平。圖5為2010—2013年西溝里小流域水質的DO變化曲線圖。

圖5 西溝里小流域水質的DO變化

4 結論

（1）經過對延慶縣西溝里小流域為期4年的綜合治理，西溝里小流域水質有了明顯改善：CODMn、BOD5含量總體呈減少的趨勢，TP含量也呈逐漸遞減的趨勢。西溝里小流域內CODMn、BOD5、TP和DO含量處于Ⅰ~Ⅱ類水質水平。

（2）總體來說，生態清潔小流域的治理模式對保護流域內水源和凈化水質具有良好的效果。這說明生態清潔小流域治理理論具有科學性，由坡面至溝道將小流域劃分成生態修復區、生態治理區和生態保護區，實施“污水、垃圾、廁所、環境、河道”5項同步治理生態清潔流域建設模式，減少了進入河道的污染物，遏制了污染源的不斷滋生，從而使小流域的水環境得到了改善和保護。

[1]王宗明，張柏，宋開山，等.農業非點源污染國內外研究進展[J].農業資源與環境科學，2007，23（9）：468-472.

[2]可欣，于維坤，尹煒，等.小流域面源污染特征及其控制對策[J].環境科學與技術，2009，32（7）：201-205.

[3]國家環境保護總局和《水和廢水監測分析方法》編委會.水和廢水監測分析方法[M].北京：中國環境科學出版社，2002.

[4]SL 219-1998，水環境監測規范[S].

[5]GB 3838-2002，地表水環境質量標準（S].